La NASA desarrolla el concepto de satélite para aprovechar las oportunidades de transporte compartido

Cada vez que un cohete despega a entregar una carga primaria en el espacio, por lo general lo hace con sobra — una realidad que tiene la NASA Ingeniero Joe Burt en su pensamiento.

¿Por qué no explotar esa capacidad no utilizada y crear una cápsula sellada, a presión, control térmico que podría tomar ventaja de oportunidades rideshare al acomodar componentes menos costoso instrumento estándar utilizados típicamente en ajustes del laboratorio-como? Varios años en la fabricación, Burt y su equipo Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, ahora están listos para validar las porciones de ese sistema.

Llamado el encapsulamiento de satélite, o CapSat para acortar, el sistema es una estructura en forma de duende malicioso de hockey que mide aproximadamente 40 pulgadas de ancho y 18 pulgadas de alto. Deliberadamente diseñado como un sistema independiente de cualquiera de los dos o apilados según las necesidades de carga, cada cápsula es capaz de transportar unas 661 libras de carga útil en órbita, un peso de clase-microsatélites no acomodado por la cada vez más popular plataforma de CubeSat cuyos instrumentos pesan típicamente de dos a seis libras.

Ingeniero de Goddard Joe Burt ahora está desarrollando un sistema por satélite que se aprovecharía de capacidad no utilizada en los vehículos de lanzamiento, mientras acomodar componentes menos costoso instrumento estándar utilizados típicamente en ajustes como del laboratorio.

Créditos: NASA / w. Hrybyk

Con fondos de la oficina de tecnología de Ciencias de la Tierra de la NASA, o ESTO, Burt y su equipo validará importantísima térmica-sistema de control de CapSat en una prueba de cámara de vacío térmica a finales de septiembre. El sistema utiliza los ventiladores termostático controlados — al igual que los utilizados para enfriar equipos electrónicos en la Tierra, para hacer circular aire sobre placas frías y calientes ubicadas dentro de la nave. Esto mantiene una temperatura constante donde instrumentos experimentaría poca degradación térmica, si cualquiera, mientras que esté en órbita, dijo Burt.

Bajo el esfuerzo financiado ESTO, Burt y Goddard experto detector Murzy Jhabvala también están llevando a cabo un estudio al alcance hacia fuera los detalles de vuelo una cámara fotoeléctrica de próxima generación en un CapSat. La idea es que la NASA podría volar el detector en una constelación de CapSats y reunir varias medidas simultáneas.

CapSat es una plataforma a presión destinada al transporte de instrumentos de laboratorio-estilo en el espacio.

Créditos: NASA / w. Hrybyk

Para mostrar la viabilidad del concepto, Jhabvala ha instalado con éxito a finales de julio una versión de laboratorio de su cámara de Detector infrarrojo Strained capa superpuesta dentro del modelo CapSat. "El objetivo principal de la demostración de la cámara era mostrar cuán fácilmente un instrumento basado en el laboratorio podría convertirse en un instrumento de vuelo, con electrónica puede volar y software conectarlo todo el camino de regreso a la visualización de datos de suelo y análisis", dijo Burt.

Nada nuevo bajo el sol

Burt es el primero en admitir que la nave presurizada no es nuevos, y aparte de su sistema de control térmico, CapSat no está en la vanguardia tecnológica. "Volar a una misión con el volumen a presión vuelve a Sputnik," él dijo. "No es nada mágico. "Presión terrestre en el espacio es un método probado y verdadero, añadió Burt. "Sucede en la ISS (Estación Espacial Internacional) donde decenas de ordenadores portátiles están ejecutando todos los días. Esto no es una idea nueva".

Ingeniero de Goddard Joe Burt es aplicado el concepto CapSat para crear una plataforma más pequeña a presión, la cual llama CapSIT.

Créditos: NASA

Atributos distintivos de CapSat

Lo que distingue CapSat es el hecho de que la cápsula puede acomodar cargas más pesadas. Quizás más importante, Burt específicamente la ha diseñado para tomar ventaja de un portador de carga secundaria desarrollado por la fuerza aérea de Estados Unidos llamado evolucionado gastos de vehículos de lanzamiento secundario carga adaptador o anillo ESPA. Trabajando con Moog ingeniería de CSA, de Mountain View, California, la fuerza aérea creó el anillo para dar cabida a tanto como seis cargas por debajo de la nave principal, aprovechando los miles de libras sin uso de espacio de carga en muchos cohetes.

Nueva oficina de Rideshare de Goddard estima que entre el 2015 y 2023, la NASA lanzará una serie de misiones cuyo total combinado masa-a-órbita sobrepasará 46.300 libras. "En promedio costo de 1 millón de dólares por kilogramo a órbita en marcha — incluso costo de CubeSats que — cientos de millones de dólares en costos de vehículo de lanzamiento van," dijo Bob Caffrey, que dirige la oficina de transporte compartido. "Realmente tiene que haber un cambio de paradigma," añadió.

En contraste, Burt estima que CapSat reduciría los costos de lanzamiento de hoy de $1-million-per-kilogram-to-orbit a solo $50.000-por-kilogramo utilizando un volumen presurizado para aprovechar la capacidad no utilizada.

Rideshare oportunidades flor

También tener en cuenta, añadió, es el hecho de que desde su desarrollo inicial en el 2000s temprano, el anillo de la ESPA se ha convertido en el estándar de facto para los portadores de la carga útil secundaria, con una creciente lista de usuarios y oportunidades.

En 2009, la NASA utiliza el anillo ESPA a desplegar su observación Lunar del cráter y satélite de detección, que voló como una carga secundaria de la Lunar Reconnaissance Orbiter. Industria privada utiliza, también. Finales del año pasado, SpaceX, de Hawthorne, California, utiliza anillos ESPA para montar 11 satélites de comunicación Orbcomm OG-2 dentro del cohete Falcon 9, dando como resultado una implementación exitosa.

Mientras tanto, la fuerza aérea de Estados Unidos ha anunciado que planea volar el anillo ESPA en todos los futuros vehículos de lanzamiento. También ha desarrollado un proceso de selección de posibles cargas de transporte compartido y está creando otras versiones del portador para acomodar una gama más amplia de usuarios. NASA, también planea aprovechar mejor la capacidad de carga sin usar y proveerá oportunidades de transporte compartido en sus futuras misiones, dijo Burt.

"Cargas útiles secundarias son parte de la creciente tendencia hacia la creciente diversidad de plataformas utilizadas en la búsqueda de espacio y Ciencias de la Tierra," dijo Greg Robinson, administrador asociado de NASA ciencia misión dirección adjunta para programas. "Socios hoy, muchos Estados Unidos gobierno, académico y la industria están buscando formas de utilizar cargas útiles secundarias como plataformas de ciencia, tecnologías maduras, y permiten el desarrollo de la fuerza de trabajo", añadió.

El tiempo está maduro

Vista de esta confluencia de acontecimientos, es el momento para la NASA desarrollar una plataforma como CapSat, Burt dijo, agregando que oficina de alianzas estratégicas de Goddard ahora está llevando a cabo una patente sobre la tecnología CapSat. No sólo es compatible con el anillo ESPA, es también capaz de llevar instrumentos más pesados, incluso ésos construido originalmente para la prueba de un laboratorio basado en la Tierra. Plataforma que Burt cree industria en última instancia debe fabricar y ofrecer precios competitivos, reduciría significativamente los costos y horarios de desarrollo de la misión.

Desde el lanzamiento de CapSat, un número de posibles de nuevas misiones ha acercado a Burt sobre posible uso de la plataforma. Una de las más prometedoras oportunidades, dijo, está volando un sensor de desechos llamado dragones, que es corto para desechos resistente red Orbital armada-NASA Sensor acústico, en cuatro CapSats. Además, Burt también está desarrollando una plataforma CapSat-tipo más pequeña, que él llama la ciencia CapSat de tubo del instrumento, o CapSIT. En esta arquitectura, el volumen a presión para el instrumento de ciencia CapSat se reduce a un tubo de unos tres pies de largo y un pie de ancho.

"La conclusión es que el concepto de CapSat tiene el potencial para hacer las misiones científicas más asequible," dijo Azita Valinia, un ejecutivo ESTO que el estudio ESTO. "Si prueban acertado, la arquitectura CapSat puede cambiar el paradigma del costo de las misiones científicas."

Robinson está de acuerdo. "Es emocionante ver lo que está siendo construido por el equipo de Goddard para proporcionar a los investigadores una plataforma confiable y capaz para rápida vuelta, cargas de menor costo," continuó. "Cuando se combina con la amplia gama de oportunidades de lanzamiento para estas cargas útiles secundarias, las oportunidades para plataformas como CapSat muestran promesa real", dijo.

By Lori Keesey
NASA’s Goddard Space Flight Center

Last Updated: Sept. 27, 2016

Editor: Lynn Jenner

Traducción: El Quelonio Volador